[发明专利]双功能天线结构和带有这种天线结构的便携无线电设备

说明书

本发明涉及双功能天线结构，具体涉及一种基本(primary)天线单元，它类似于以一种第二方式操作的辅助(secondary)天线单元。

便携无线电电子设备通常由于它们的体积小和携带方便而受到欢迎。一种单一的小型天线结构诸如可伸缩偶极或单极天线通常是很普通的。然而，这种天线和其它已知的天线只适合于一种工作方式；例如，这些天线不能最佳化地谐振在两个不同的射频上。

此外，这些天线只适应于一种极化类型的射频能量。例如，目前典型的蜂窝无线电话机的可伸缩单极天线只适应于线性极化的射频能量。能够提供已选定的线性极化和圆极化的射频能量两种功能的小巧的天线结构在本技术领域内还是不曾为人所知的。

本发明的目的是提供一种双功能天线结构，它可以最佳化地调谐在两个不同的射频上。

本发明提供了一种双功能天线结构，用以收发具有不同频率的第一和第二信号，包括：一个基本天线结构，含有基本天线单元，能够以第一方式收发第一信号，和第一馈线，耦合到基本天线单元，将以第一方式由第一天线单元收发的第一信号馈送给基本天线单元；一个第二馈线，馈送以第二方式由第一天线结构收发的第二信号；一个耦合单元，连接在基本天线结构与第二馈线之间，该第二馈线被配置成在基本天线结构与该第二馈线之间有电磁性地耦合，其所具有的特性足以使基本天线结构形成一个辅助天线单元，以第二方式由基本天线结构以与以第一方式的第一信号不同的频率收发第二信号。

图1示出双功能天线结构实施例的侧视图；

图2示出按照另一个实施例的具有双功能天线结构的便携无线电装置的透视图。

图1示出按照本发明第一实施例的一种双功能天线结构的侧视图。一个基本天线结构是由基本天线单元110和第一馈线120构成的。该基本天线单元110最好用一个四线螺旋(quadrifilar helix)天线单元构成。该基本天线单元110谐振在第一馈线120的一个频率上，因而由第一馈线120馈电。利用两臂螺旋作为第一馈线120与第二馈线140之间的耦合单元130，向辅助天线单元馈电。辅助天线单元是由基本天线单元110和第一馈线120的一部分组成的，并且谐振在第二馈线140的一个频率上。为此，小巧的天线结构能够提供双功能。此外，基本天线单元的四线螺旋在功能上类似于线性极化天线结构和圆极化天线结构。

当希望以较高效率操作时，可应用一个扼流圈150来防止从第二馈线140来的能量不致在耦合单元130的下面向下传播，以改善天线的图型特性。扼流圈150的位置也可调整扼流圈150上方的第一馈线120部分的电气长度或频率特性。扼流圈150上方的第一馈线120部分和基本天线单元110的电气长度或频率特性大约是在第二方式时射频波长的半波长。为此，如果第二方式的电气长度需要调整，则扼流圈150的位置可以被选择以修正或调整第二方式时辅助天线单元的电气长度。

扼流圈150最好是一个约为四分之一波长的扼流圈，并且具有短路端(shortod end)155和金属化内表面，其电气长度可以是在第二方式时射频能量的大约四分之一波长的奇数倍。据此，该扼流圈近似于一个具有短路端的四分之一波长的传输线。

基本天线单元110、第一馈线120、第二馈线140和耦合单元130最好装在天线罩160内，以形成该天线结构。天线罩160是一个电介质材料的封闭管，用以保护天线单元和馈线与外界环境隔离开。

第一实施例的基本天线单元110的四线螺旋最好应用半刚性金属的同轴材料构成。这个半刚性金属同轴材料具有一个金属外导体，由一种电介质使之与金属的中心导体相绝缘。第一馈线120最好也由这种半刚性金属同轴材料构成。基本天线单元110的能量在第一馈线120的半刚性同轴材料内部沿第一表面和第二表面传播。半刚性金属同轴材料的第一和第二表面分别是金属中心导体和金属外导体内表面。半刚性同轴材料的金属外导体具有第三表面，该第三表面是金属外导体的外表面。

第一馈线120半刚性同轴材料外侧上的第三表面和基本天线单元110的四线螺旋的四个臂短路在短路点115处。耦合单元130将第二馈线140来的能量耦合到第一馈线120的金属外导体的外表面的第三表面上。